Как узнать мощность мотор колеса велосипеда
Много людей выбирают для использования электровелосипеды, ведь они помогают ездить против встречного ветра и взбираться на высокую горку. Собрать своими руками электрический велосипед сейчас может каждый, благодаря множеству наборов, привезённых из Китая.
Но электрический велосипед лишь увеличивает силу человека, а не заменяет её полностью. Таким образом, нажимать на педали при поездке на электробайке всё равно потребуется, и особенно это необходимо при движении вверх по склону.
В отличие от другого моторизированного транспорта, на котором предусмотрен лишь двигатель для толкания машины вперед, электрический велосипед объединяет работу мотора с силой всадника. Машины, которые соединяют мощности от разных источников (например, мотора и человека) называются гибридными.
Когда человек неуверен в том, что конкретный набор с электромотором поможет взобраться на вершину какого-то холма, он теряется в раздумьях: вдруг горка будет еще более крутой или длинной. И естественно, что каждый хочет приобрести самый мощный комплект для электрического велосипеда. Тем не менее, во многих случаях самый мощный электромотор будет излишним, и вы, в конечном счёте, потратите слишком много денег, к тому же будете возить с собой гораздо больший вес, чем это действительно необходимо.
Взобраться на невысокий холм можно практически с любым мотор-колесом для велосипеда. А если при этом слабо нажимать на педали, то можно легко взойти на крутой холм, даже при тяжелых условиях – сильном встречном ветре и большом весе ездока. В сравнении с обычными велосипедами, электровелики вас приятно удивят.
Специализация электромоторов
Электрическое мотор-колесо для велосипеда может быть специально разработано для лучшего подъема в горку или оптимизировано для повышенной дальности или увеличенной скорости поездки. Двигатели с большой номинальной мощностью имеют высокую способность к преодолению холмов (крутящий момент), но они снижают дальность путешествия (быстро садят батарею).
Коэффициент полезного действия (КПД) двигателя по мощности не является постоянным, он имеет максимальное значение при определенной скорости. Также его величина зависит от того, растёт скорость или снижается.
Крутящий момент
При переключении передачи всегда теряется крутящий момент. Поэтому желательно всегда начинать восхождение в гору на соответствующей передаче или делать при подъеме как можно меньше переключений.
Даже мотор с редуктором подвержен влиянию переключения передач. После смены передачи велогонщиком любой двигатель должен будет поменять обороты. В этом случае будет лучше, если велосипедист даст дополнительный толчок через педали после переключения передачи.
Переднее моторколесо также теряет крутящий момент вместе с гонщиком при смене скорости, поскольку они объединены в одну и ту же систему передач.
Спуск с горки
После каждого подъёма следует спуск с горки – это просто как круговорот веществ в природе. На спуске, при регенеративном торможении, электродвигателем можно зарядить аккумулятор и расширить дальность поездки на электровелосипеде. Электрический двигатель конструкции В.В. Шкондина может при генерации вернуть максимальную часть той энергии, которая была потрачена на подъём в гору.
Многополюсный двигатель с якорем из постоянных магнитов, собранный В.В. Шкондиным
Генерация энергии замедляет велосипед, так что установка двигателя Шкондина будет хорошей идеей, если вы хотите ограничить максимальную скорость велосипеда на спуске, естественно, без использования тормозов.
Кроме регенеративного сопротивления, каждый электродвигатель имеет внутреннее трение, так что любой привод на электрическом байке в какой-то степени снижает максимальную скорость при накате в сравнении с обычным велосипедом.
Анализ разных электронаборов
Есть два возможных варианта электрических наборов для велосипедов:
- Мотор, установленный в колесо. Эта система не использует преимущества велосипедной системы передач.
- Двигатель, вставленный в каретку (такой как у системы Optibike MBB), который параллельно можно вращать ногами. Эта система задействована через цепную передачу велосипеда.
В первом случае цепная система передач остается незадействованной, и вы можете не надеяться на максимальную эффективность двигателя при подъеме в горку. Во втором случае вы, конечно, немного потеряете на трении в цепной передаче, но сможете оптимизировать КПД двигателя при изменении скорости движения.
Электровелосипед с американской системой привода Optibike MBB
Обычное моторколесо или редукторное?
Неважно, подсоединен электромотор через цепную передачу (приводы в каретке) или нет (переднее, заднее моторколесо, фрикционные передачи), велосипедная система скоростей всё равно будет задействована.
Редукторное моторколесо позволяет двигаться с использованием пониженного передаточного отношения. Оно может помочь велогонщику взобраться на очень крутой холм, если использовать мотор с сильно понижающим планетарным редуктором. При этом двигатель будет работать близко к высшей точке КПД, так как он сохранит высокие обороты. Но всё-таки потеря эффективности у мотора с редуктором будет, поскольку такие системы являются сложными и в них неизбежны некоторые траты на трение.
Редукторное электроколесо для велосипеда
Системы без редуктора не понижают обороты двигателя. Следовательно, КПД двигателя в них не является постоянным, а очень часто зависит от скорости велосипеда. Но такие системы просты, поэтому их суммарный КПД выше по сравнению с редукторными моторами.
Как видите, существует проблема выбора между электромоторами с редуктором и без него. С одной стороны, первые могут поддерживать один и тот же КПД двигателя в широком диапазоне скоростей, тогда как вторые имеют неизбежные потери при снижении скорости. С другой стороны, электромоторы без редуктора обладают большим суммарным КПД.
При попытке подняться на очень крутой склон или при перевозке тяжелых грузов ваша средняя скорость достаточно сильно падает. В таком случае мотор без редуктора будет функционировать на уровне со значительно заниженным КПД. Для подъема в гору редукторное колесо будет лучшим выбором.
Однако можно с уверенностью сказать, что в других условиях катания мотор без занижающей передачи будет справляться со своей работой лучше (особенно в частых дальних поездках), чем чрезмерно сложные системы с редуктором.
Примеры из реальных жизненных ситуаций
Возьмем для первого примера стандартный мотор с предельной мощностью в 250 Вт при 10 км/ч и велогонщика, который может тоже внести 250 Вт (не сильно стараясь) для поддержания заданной скорости. Вместе они выдадут одну впечатляющую мощность в 500 Вт.
- Со скоростью в 10 км/ч гонщику под силу взобраться на холм с уклоном 17,5% при 500 Вт совместной мощности.
- Со скоростью в 8 км/ч велосипедист может взобраться на холм с уклоном 17,5% при своих 250Вт и работающем на 80% моторе в 200 Вт.
- Со скоростью в 6 км/ч велосипедист может вскарабкаться на горку с таким же уклоном 17,5% при своих 250Вт и работающем на 60% моторе в 125 Вт.
На первый взгляд, эти результаты могут показаться целиком неточными, потому что идёт на спад вместе со скоростью лишь эффективность электромотора, и кажется, будто велогонщику всё равно под силу взобраться на один и тот же крутой склон.
Эта неточность будет решена, когда мы поймём, насколько человек важен для работы электровелосипеда. Понаблюдаем, что бы произошло, если бы велосипедист вообще не нажимал на педали и все 500 Вт (как в примере выше) приходили от мотора.
- Со скоростью в 10 км/ч велосипедист смог бы взобраться на горку с уклоном 17,5% только при работающем на 100% двигателе в 500 Вт.
- Со скоростью в 8 км/ч ездок может взобраться на горку уже с меньшим уклоном 17% при работающем на 80% моторе в 400 Вт.
- Со скоростью в 6 км/ч ездок может выехать на холм с уклоном 14,5% при работающем лишь на 50% моторе в 250 Вт.
Эти результаты взяты с e-bike calculator при следующих вводных: суммарный вес — 100 кг; площадь лобового сопротивления — 0,4 метра кв; коэффициент трения — 0,7; длина подъема — 100 м; скорость встречного ветра — 10 км/ч и коэффициент сопротивления качению — 0,007.
Гонка по городу на собранном своими руками электровелосипеде с моторколесом:
Сила велогонщика наиболее значима, когда нужно поддержать скорость на электровелосипеде, потому что с её падением сильно снижается КПД двигателя. Анализируя это, вы сможете понять, насколько электровелосипед отличается от любого другого моторизированного транспорта и почему установка редукторных моторов не всегда является лучшим выбором. В переднее колесо лучше вовсе не ставить мотор с редуктором, ведь оно должно иметь свободный накат.
Большинство людей, обратив внимание на зависимость мощности и скорости, сделают вывод, что лучше всегда использовать мотор с большой мощностью (хороший, свыше предельных 250 Вт). Но анализируя реальные отзывы людей, которые проверили разные моторы на практике, приходишь к мысли о том, что имеет смысл лишь запасённая скорость. И на деле, чаще всего, моторколесо мощностью в 250 Вт будет лучшим выбором.
Эта разновидность электропривода, хотя и встречается в продаже, но не пользуется особой популярностью. Принцип ее – немудреный. Двигатель устанавливается прямо у ведущего колеса, передача крутящего момента происходит непосредственно с вала статора на покрышку. Казалось бы – все просто и очевидно. Но то, что, может быть, применимо для детских электрических машинок и велосипедов, малопригодно в реальном использовании транспорта.
- Нет никаких передаточных звеньев, то есть исключается возможность увеличения угловой скорости колеса за счет использования редукторов;
- Крайне низкий КПД;
- Даже незначительное падение давления в камере колеса резко уменьшит эффективность такого привода.
- Постоянное трение между фрикционом двигателя и протектором покрышки резко снижает ее долговечность.
- В условиях сырой погоды, грязной дороги, мороза коэффициент трения существенно уменьшится, фрикцион будет пробуксовывать, что снизит и без того невысокую энергоотдачу привода.
Единственным плюсом этой системы является простота ее установки, которая не потребует каких-либо глубоких переделок велосипеда.
Нет, если планировать переделку с реальными повышениями эксплуатационных качеств велосипеда, от подобной схемы лучше сразу отказаться.
Как выбрать мотор колесо для велосипеда
Выбор мотор-колеса на 99 процентов зависит от того, в каких условиях будет происходить эксплуатация и каких показателей от транспорта хочет добиться его владелец. Ниже перечислены 3 типичных ситуации выбора:
- Нужна невысокая максимальная скорость, в планах кататься по городу. В этом случае подойдет МК невысокой мощности редукторного типа – хватит и 250 Вт. Такие модели имеют сравнительно небольшой вес (не нужен тяжелый аккумулятор), легко управляются и стоят недорого. Если райдеру захочется добавить скорости (необходимость будет ощущаться при разгонах), он всегда может помочь своему устройству ногами.
- Требуется скорость на уровне 50 км/час, в планах езда не только по паркам, но и по дорогам общего пользования, пересеченной местности. В данном случае подбирать следует гаджет с МК мощностью от 1000 Вт. Остановить свой выбор можно как на редукторном, так и безредукторном вариантах. Однозначно, расположение колеса должно быть задним. Вес всех электропримочек (МК, аккумулятор) такого гаджета будет в 3-4 раза больше, чем у первого варианта.
- В планах разгоняться до 90-100 км/час, средства позволяют приобрести дорогой транспорт. В этом случае выбираем из редукторных МК мощностью 3000 Вт и более. Фактически, это уже не велосипеды, а электрические аналоги мотоцикла, способные перемещаться на дальние расстояния и по любой местности. Вес такого гаджета будет соответствующим – плюс 30-40 килограмм добавят только МК с батареей.
Важно учитывать, что устанавливать мощные комплекты можно только на велосипеды, обладающие достаточным запасом прочности – МК мощностью 1500 Вт и выше можно ставить на горные велосипеды или модели для даунхилла. Дополнительно придется решать вопрос, как подобрать контроллер для мотор-колеса
Редукторный электродвигатель (мотор-колесо) MAC 1000 Вт
Данный двигатель отличного качества, разработан был специально для США. Разгон у этого мотора такой же, как и у мотор-колеса 1000Вт прямого хода, максимальная скорость зависит от типа MAC мотора и может составлять от 35 до 55 км/ч.
Еще один плюс – это вес мотора MAC всего 4.4кг! И это при номинальной мощности в 1000Вт.
В данный MAC мотор можно закачать до 2000Вт энергии, что делает этот двигатель особенно привлекательным.
По своим ощущениям можем сказать, что динамика у двигателя хорошая, максимальная скорость немалая и вес у мотора небольшой для такой мощности. Разобрав двигатель, мы убедились, что качество сборки приличное, такое же, как и у Bafang.
Что лучше: купить готовый электровелосипед или сделать самому?
Вопрос, конечно, спорный, но все же мы приведем пару аргументов в пользу самодельного электровелосипеда, так как:
Мы привели всего лишь несколько аргументов, которые помогут Вам с выбором, однако для того, чтоб самостоятельно собрать и изобрести рабочий механизм, нужно разбираться в электронике.
Основным отличием электровелосипеда от обычного велосипеда составляет наличие двигателя, аккумуляторов и контроллера.В конце хотелось бы сделать вывод о том, что впечатления от такого электровелосипеда могут быть только положительными.
Парень хвалится своим бергамонт-велосипедом с установленным электродвигателем под рамой велосипеда. Смотрите может и вам захочется
С прямым приводом
Двигатель с прямым приводом состоит из двух частей:
- ротор (неподвижная часть, это ось, закреплённая к раме);
- статор (подвижная часть, вращающаяся вокруг статора с постоянными магнитами, к ней прикреплены обод и спицы колеса).
Устройство безредукторного мотора отличается простотой и надёжностью, так как в нём отсутствуют трущиеся части, за исключением подшипников.
Колесо-мотор крупным планом
Преимуществами двигателя прямого хода являются:
- высокая мощность (до 5000 Вт, зависимо от мощности варьирует и цена);
- выше КПД. Отсутствие редуктора обуславливает больший КПД двигателя;
- скорость передвижения может достигать 90 км/ч;
- возможность торможения двигателем. Эта способность очень может пригодиться в случае отказа тормозов;
- надёжность и простота;
- низкий уровень шума.
- большой вес и размер мотора;
- сопротивление при передвижении с выключенным мотором;
- цена. В сравнении с редукторным двигателем мотор-колесо такого типа будет стоить значительно дороже.
Колесо для велосипеда с электродвигателем
Выбор мотор-колеса для велосипеда зависит главным образом от того, хотите ли вы оставить свой байк всё-таки велосипедом или решили переконструировать его в мопед.
Какое бы ни было выбрано мотор-колесо, установить его можно на велосипед любой модели, внешний вид электродвигателя впишется даже в самый изысканный дизайн.
Кроме вопроса цены и качества, выбирать мотор-колесо следует с учётом такого фактора, как местность, на которой чаще всего эксплуатируется ваш велосипед. Так как по холмистым дорогам лучше всего кататься на велосипеде с мотором редукторного типа, а разогнаться по ровным дорогам до скорости мопеда удастся только с помощью электродвигателя с прямым приводом
И также немаловажно определиться, насколько важен конкретно для вас вес агрегата, ведь электродвигатели питаются от аккумулятора, которой имеет свойство садиться, что может доставить некоторое неудобство
Какой тип мотор колеса выбрать?
В качестве электродвигателей в комплекте мотор-колесо используются двигатели с редуктором и обгонной муфтой и двигатели прямого привода. Все двигатели мотор колес являются бесщеточными вентильными двигателями. Управление такими двигателями возможно только с помощью специального контроллера переключающего обмотки статора двигателя по сигналам внешних органов управления. Контроллер – это мини компьютер, запрограммированный на решение задачи управления электродвигателем по сигналам внешних датчиков и органов управления.
Преимущества редукторных двигателей для мотор-колеса с обгонной муфтой:
малый вес – меньше 3 кг;
малые габариты – чуть больше большой звездочки заднего колеса;
невысокая цена в с равнении с двигателем прямого привода;
отличный накат велосипеда с отключенным двигателем. Если у вас закончился запас энергии в аккумуляторе вы можете продолжать движение как на обычном велосипеде. Мотор колесо не подтормаживает вращение колеса;
большая экономичность двигателя – 30% в сравнении с двигателем прямого привода. Это значит вы сможете преодолеть расстояние на треть больше чем с двигателем прямого привода;
большой вращающий момент на низких оборотах
Важно для движения на малых скоростях по лесным, проселочным дорогам, преодоления крутых подъемов.
Недостатки редукторных двигателей с обгонной муфтой:
- скорость велосипеда не выше 30 км/час;
- считается, что редукторные двигатели обладают несколько меньшим ресурсом из-за наличия редуктора. Однако следует учитывать, что этот тип двигателя хорошо освоен в массовом отлаженном производстве и им оснащается около 96% всех выпускаемых электровелосипедов. Надежность его чрезвычайно высока, т.к. редуктор и обгонная муфта полностью защищены от попадания пыли и воды, а сам редуктор изготовлен из износостойких материалов.
Недостатки двигателей прямого привода для мотор-колеса:
- вес более 6 кг;
- большие габариты;
- большая стоимость;
- на 30% больший расход энергии аккумулятора в сравнении с редукторным двигателем;
Мотор-колесо можно устанавливать и на переднее и на заднее колесо.
Установка мотор колеса спереди проще, чем установка сзади, однако при движении по мокрой грунтовой дороге в гору возможно проскальзывание колеса из-за недостаточной нагрузки на переднее колесо.
Разновидности мотор-колес
Принцип действия мотор-колеса оказался настолько удачным, что теперь используется во всех форматах электротранспорта и, по большому счету, стал основным, вытеснив цепную передачу. Мотор-колеса конструкционно делятся на следующие типы:
Также при выборе электротранспорта стоит обратить внимание на расположение мотор-колеса. Оно может быть передним или задним
Решая, какое выбрать мотор-колесо, обязательно учитывайте перечисленные выше рекомендации, основанные на плюсах конструкционного исполнения.
Характеристики двигателей для электровелосипедов
В данной статье мы будем рассматривать исключительно мотор-колеса. Благодаря целому ряду достоинств они успешно завоевывают рынок. Электродвигатели данного типа обладают высоким коэффициентом полезного действия, который достигает 90%.
Отсутствие скользящих контактов значительно повышенный ресурс работы мотора-колеса. Кроме продолжительного срока службы, следует отметить его высокую надежность, низкий перегрев в режимах перегрузки.
На рынке представлен достаточно широкий ассортимент мотор-колес, различающихся брендами, ценой, а также техническими характеристиками
Среди основных параметров, на которые следует обратить внимание выбирая мотор, следующие:
- мощность;
- тип (редукторный, прямоприводной);
- вид (заспицованный в обод, незаспицованный);
- размещение на велосипеде (на переднюю ось, на заднюю ось).
Мощность мотор-колеса измеряют в ваттах (Вт). По данному параметру выделяют три категории двигателей: малой мощности, средней и высокой. Мощность электродвигателя определяет важные эксплуатационные параметры электровелосипеда: максимальную скорость, время разгона, проходимость, грузоподъемность. Чем мощнее электродвигатель, тем выше все перечисленные показатели, а также его вес.
Еще одна немаловажная характеристика электродвигателя – место его установки. Двигатели устанавливают на переднее либо заднее колесо велосипеда. Производители выпускают и полноприводные модели, у которых моторами оснащены оба колеса. У каждого из этих вариантов есть свои плюсы.
При переделке обычного велосипеда в электрический более популярны переднеприводные комплекты, так как они проще в установке, предусматривают возможность крепления надежных дисковых тормозов. Кроме того переднее мотор-колесо равномерно распределяет дополнительную нагрузку (вес электрооборудования) при установке аккумулятора на багажнике.
Модели с задним мотор-колесом обладают хорошим сцеплением с трассой. Такое размещение двигателя позволяет устанавливать электрооборудование высокой мощности. Для сохранения баланса батареи размещают в центре рамы. Данный вариант установки сложнее, чем монтаж на переднее колесо, но позволяет создавать скоростные электровелосипеды.
Типы двигателей
При выборе электроколеса нужно определиться для каких целей будет использоваться транспортное средство, так как от этого зависит вид электродвигателя (редукторный, кареточный, прямого хода), мощность и соответственно вес батареи.
- Двигатель мотор-колеса редукторного типа легче, имеет меньшую мощность;
- Двигатель кареточного типа рассчитан на установку в каретку. Имеет маленький вес. Регулировка скорости возможна не только при помощи переключения ручки скорости, но и за счёт установленных звёзд на велосипеде;
- Электроколесо с двигателем прямого хода значительно увеличит скорость велосипеда, но при этом добавит больше веса и времени на зарядку батареи, но сохраняет наивысшее значение коэффициента полезного действия (КПД).
Редукторный электродвигатель (мотор-колесо) Bafang 250Вт
Начнем с самых легких электродвигателей для велосипеда, они весят всего 2 кг, ставятся на переднее колесо и их номинальная мощность равна 250 вт. Производятся в двух исполнениях под дисковые тормоза и под брекиты.
Остановимся на запасе мощности. К примеру, оказалось, что редукторный двигатель Bafang на 250Вт работает в режиме 350Вт-500Вт без потери срока службы (при весе мотора всего 2 кг . ).
Для сравнения мы прокатились на дешёвых китайских редукторных моторах с заявленой мощностью 350 Вт. Более мелкие производители в Китае лукавят и пишут номинальную мощность 350Вт, хотя их реально рабочая мощность оказалась 250вт-350вт. В то время как у Bafang 350-500Вт. Моторы Bafang показали себя гораздо лучше и по разгону и по максимальной скорости, поэтому именно о них мы сейчас и рассказываем.
Кроме того, мы экспериментировали с максимальной рабочей мощностью этих редукторных двигателей 250вт. Оказалось, что при повышении напряжения и тока, мощность этих двигателей возрастает до 1000вт. Это увеличивает скорость разгона и максимальную скорость до 44 км/ч. Однако, при повышении тока вы рискуете сломать шестерни в редукторном двигателе. Их, конечно, можно легко заменить, что тут уже каждый выбирает сам, что ему удобнее.
Оптимальный режим для 250 ваттных редукторных двигателей Bafang – это 250вт-500Вт при токе не более 15А. Скорость велосипеда на 26 дюймовых колесах будет 35км/ч, время разгона до 35км/ч примерно 10 сек. Если помогать педалями, то и за 5 сек можно. И в принципе, этого достаточно для использования велосипеда как в рабочем режиме так и в прогулочном.
На практике мы тестировали двигатели Bаfang 250Вт даже с весом 200кг на велосипеде и электровелосипед выходил на 80% от своей максимальной скорости.
Редукторный двигатель с номинальной мощностью 250Вт тянет до 200 кг по прямой и 80 кг до 10 градусов в горку.
Итоги
При выборе электроколеса для велосипеда тщательно прочитайте про параметры. Какая именно батарея, сколько она продержится в пути, используемый материал для изготовления, до какой скорости можно разогнаться с выбранным электроколесом. Возможности совмещения педалирования и работы электроколеса. Какие тормоза и ручки скоростей прилагаются к комплекту
Неважно какое установлено мотор-колесо, основным остаётся сила велогонщика. Так как она необходима не только для того чтобы поднять и перенести велобайк, прибавивший в весе, но и поддерживать определённую скорость для сохранения полезного действия электроколеса
Для получения высшего значения скорости, не гонитесь за лучшими параметрами. Сделайте выбор в пользу мотор-колеса средней мощности (250 Вт) с возможностью сохранения скорости.
Поскольку предыдущее моё малое эссе было воспринято в целом позитивно, хочу поделиться некоторыми накопленными в процессе чтения форумов, знаниями, касательно электровелосипедов.
В сией статье хочу поделится тем, какие виды приводов используются в электровело, их плюсы, минусы, и особенности.
Надеюсь, это кому то покажется интересным. Обозревать буду только трехфазные двигатели постоянного тока — ибо остальные не исследовал, да и относительно редки эти остальные
в наше время.
Итак, начнём:
По большому счёту приводные элементы электровелосипедов можно рассортировать в 3 вида:
- Каретный электродвигатель, электродвигатель с центральным расположением.
- Редукторное мотор-колесо (geared hub motor).
- Моторколесо с прямым приводом (директ-драйв).
Оно, кстати, довольно популярно в брендовых всяких европейских электровелосипедах.
Находится вблизи каретки (педалей) велосипеда, через цепной привод, и механизм передачь,
если на велосипеде такой есть, вращает заднее колесо.
Плюсы: если велосипед с передачами — широкий диапазон оптимального применения за счёт этих самых передачь — можно и хорошую тягу на малых оборотах получить, и высокую скорость.
Минусы: цепь и звёзды становятся расходником, если по пути порвёте цепь, или погнёте петух, или ещё как-то сломаете цепную передачу — домой будете возвращатся пешком толкая свой транспорт.
Алсо невозможен полнопривод с использованием одного мотора.
Номер второй: Редукторник, geared
Электродвигатель расположен внутри ступицы колеса, там же расположена зубчатая понижающая планетарная передача, которая даёт электродвигателю вращаться с большими оборотами, чем обод колеса.
Шестерёнки обычно из пластмассы.
Есть механизм передающий момент в системе колесо-мотор только в одном направлении — при тяге от двигателя (фривил, обгонная муфта).
В случае, когда передача идёт в обратном направлении, происходит разьеденение системы, таким образом при накате, либо движении от педалей, электромотор не вращается, и тем самым не затрудняет вращение колеса.
Тут слева — директдрайв, справа — редукторник:
Плюсы: Лучшее кпд в широком диапазоне скоростей относительно директдрайва, лучшая тяга на малых скоростях и старте, меньший расход энергии на километр пробега, меньшие размеры и вес, отсутсвие сопротивления движению при езде от педалей.
Минусы: отсутствие возможности использовать рекуперацию, слабое место в виде пластиковых шестеренок, при срезании зубьев каковой, либо порче обгонной муфты в пути, добираться придётся педалируя.
Номер третий: директдрайв
Самая, вроде, надёжная система за счёт минимизации лишних деталей — чистый электродвигатель, ротор сидит на оси и неподвижен относительно вилки, статор вращается вместе с колесом.
Плюсы: минимум лишних деталей, возможна рекуперация, легкое достижение высоких скоростей.
Минусы: относительно большой диаметр и вес, низкое кпд при малых скоростях.
Теперь про общие вопросы, связанные, в основном таки с моторколёсами, ибо миддрайв меня не интересует, так что я по нему не очень интересовался.
Итак, в целом — редукторное моторколесо более тяговитое и более экономичное.
Директдрайв — более скоростной, так что если хочется ездить на скоростях 40 — 50+, то скорее стоит присматриваться к директдрайвам.
Также у директдрайва посредством контроллера можно реализовать режим рекуперации — перевод электродвигателя в режим генератора с запасанием выработанной энергии обратно в аккумуляторную батарею.
Эффект от подзарядки аккумулятора рекуперацией достаточно мизерный — порядка увеличения на 2-3 процента пробега, плюс ещё там есть ньюансы в виде больших токов зарядки, и того, что заряжать литиумный акб при температурах ниже +5 цельсия — это убивать его (относится и к мобилам и прочим бытовым девайсам на литий-ионе и литий -полимере, кстати), но зато его можно использовать в качестве тормоза, и таким образом экономить тормозные колодки.
Для экономичного вождения много полезнее минимально пользоватся торможением, и максимально — накатом — то есть видя красный сигнал светофора, к примеру, не переть прямо до него на газу, а метров за 300 закрыть газ, и накатом двигатся, чтобы к приезду к светофору иметь скорость не более 10-15 кмч.
Что ещё: скорость езды.
Один из наиболее частых вопросов новичков — как быстро мой велосипед будет ехать на электроприводе?
Это прямо зависит от четырёх вещей:
1. Обороты холостого хода мотор-колеса при номинальном напряжении:
Нормальный продаван их либо указывает, либо их можно из него выбить.
У моего моторколеса, к примеру, это 310 RPM при 48V. При замере китайским тахометром,
оказалось 305 оборот в минуту при питании от 4 последовательно соединённых свинцовых акб по 12 вольт (примерно 50 вольт фактически) на вывешенном колесе — приемлемо.
Не забывайте, что это обороты мотор-колеса без нагрузки, это важно!
2. Диаметр обода колеса. Понятно, что чем больше окружность колеса, тем больше будет фактическая скорость при равных оборотах.
Формула для расчёта: окружность колеса в миллиметрах / 1000 * (обороты мотор-колеса /60) = скорость в метрах в секунду. Для километров в час умножить на 3.6, для получения финальной прогнозируемой скорости — всё это ещё поделить на 1.2, ибо обороты под, даже вполне посильной нагрузкой, будут ниже, чем без нагрузки (приблизительно на 20 процент, да).
3. Соответствие мощности к сопротивлению движению.
Если у вас расчётная скорость получилась 50 кмч, для достижения и поддержания таковой скорости мотор должен будет развивать мощность порядка киловатта, или 1000 ватт.
Если ваш мотор будет развивать мощность в 500 ватт, то из за сопротивления вращению он не сможет достичь своих максимальных оборотов, понятно, и вы будете довольствоватся максимальной скоростью в 37 кмч вместо 50 — при этом мотор ещё будет довольно сильно греться из за перегрузки, если вы на такой скорости будете ездить на до конца выкрученной ручке газа.
4. Напряжение питания.
При покупке моторколеса, к нему указывается номинальное напряжение питания — к примеру, 48 вольт.
Или на 24, или на 60 вольт — при этом скорость вращения мотор-колеса на полном газу будет соотвественно 0.75, 0.5, или 1.25 от номинальной.
То есть, вы вполне можете регулировать максимальную скорость в некоторых пределах чисто изменением напряжения аккумуляторной батареи и контроллера.
Есть контроллеры на двойное напряжение — например, на 36/48 вольт, или на 48/60 вольт.
Также важный параметр контроллеров применительно к электродвигателю — это его ампераж, через который может быть установлена максимальная мощность достигаемая мотором, который он питает — например, 36v 17A = ~ 612 watt, 60V 25A =~ 1500w
А так-то на 250 ватт мотор можно и 500, и 800 ватт, и даже киловатт подать — понятно, это в долговременной преспективе может не понравится пластиковым шестерёнкам, или фривилу, но считается что двух — трехкратное форсирование большинство моторколёс переносит относительно хорошо.
Впрочем — контроллеры достойны отдельной статейки, по этому в эти дебри сейчас углублятся не будем.
Что ещё важно — усилители дропаутов (torque arm).
В силу того, что рама обычных велосипедов не предназначена на сопротивление оси колёс на скручивание, особенно, в случае алюминиевой вилки / рамы, крайне рекомендуется принимать меры против проворачивания оси мотор-колеса.
Дело в том, что согласно чему-то там любое действие рождает противодействие.
Мотор-колесо крутит обод, опираясь на ось, то есть ось колеса у неё как точка опоры, которую она при этом пытается провернуть в другую сторону.
Если пазы вилки этот момент не выдерживают, они ломаются, как следствие — колесо уезжает отдельно, велосипед на скорости перьями вилки втыкается в асфальт. К чему это приводит — надеюсь, обьяснять не надо, поломки костей и даже морг в результате — вполне вероятны.
Удачи в электрификации, друзья!
ПС что-то глаза у меня тут недобрые — впервые сам это, на большой картинке, заметил…
но вообще то я белый и пушистый, если рано с утра на работу не надо ехать. D
Говорят, сердце электрического велосипеда — это его аккумулятор, но на психологическом плане важнее всё-таки мощность. Ведь мощность — это скорость, а скорость — это круто! На самом деле это взаимосвязанные вещи.
Бывает, что аккумулятор с напряжением в 36 вольт даёт почти такой же эффект, что и 24-вольтная батарея. Но это скорее исключение из правила: с ростом напряжения аккумулятора растёт и мощность мотора, а значит, и двигаться велик будет быстрее.
Давайте теперь посмотрим, что могут предложить нам производители в плане двигателей под разные цели. Кроме того, мы выясним, в каком случае можно стремиться к максимальной мощности и насколько это вообще целесообразно.
Разрешённая мощность электровелосипеда без прав
Может быть, для кого-то это станет открытием, но регулирование рынка электрических велосипедов уже работает в полную силу. В случае с Россией (а также Еврозоной) правила таковы: мощность двигателя не может превышать 250 Вт, а разгоняться на велосипеде нельзя до более чем 25 км/ч. Теоретически модель большей мощности уже проходит как транспортное средство, а потому требует регистрации и получения водительских прав.
Производителям прекрасно известно про все эти ограничения, поэтому большинство городских электрических велосипедов поставляются с двигателями мощностью до 250 Вт. В принципе, для городских условий этого более чем достаточно. Можно разогнаться до 25 км/ч и подняться в горку, а больше — это уже вариант для экстремалов. Так что правильно будет либо кататься на простом электровелосипеде, либо постараться получить права, не нарушая законодательство.
Какая мощность электровелосипеда оптимальная
Если всё-таки вы чувствуете, что 250 Вт вам категорически не хватает, надо сначала определиться, зачем вам более мощный мотор и что вы с ним собираетесь делать. От ответа на этот вопрос будет зависеть подходящее вам решение. Основных целей может быть две — либо увеличение скорости как самоцель, либо загородная езда по холмистой территории вроде мотодрома.
Скорость, скорость и ещё раз скорость !
Хотите банально погонять, что вовсе не плохо, если вы помните про ответственность? В этом случае вам понадобится электромотор мощностью от 500 Вт. Он разгоняет велосипед до 40 км/ч, а это уже порядочная скорость. Мотор обязательно должен быть безредукторный (то есть с прямым приводом), потому что он обладает повышенными характеристиками скорости и надёжности.
Тем, кому по душе регулярные поездки по пересечённой местности с большими перепадами высот, однозначно подходит только сверхмощный мотор (1000 Вт) с акцентом на крутящем моменте. Скорость такого велосипеда, скажем прямо, не принадлежит к его сильным сторонам, зато любая горка окажется ему по плечу. Правда, стоят такие модели довольно дорого, но этого и следовало ожидать.
Какой электровелосипед лучше выбрать
Как правило, цена электрического велосипеда растёт пропорционально росту его мощности. Поэтому для большинства городских поездок со скоростью до 25 км/ч достаточно велосипеда мощностью 200–350 ватт с редуктором. Именно с редуктором, потому что он позволяет развивать лучший крутящий момент (то есть тягу), чем даже более мощные моторы с прямым приводом.
Этого будет вполне достаточно для города, учитывая оживлённый трафик, неидеальную дорожную поверхность, постоянные остановки и тому подобное. Светофоры, машины, пешеходы, дети на электросамокатах — всё это не позволит вам развить приличную скорость. Но в любом случае от дома до работы и обратно вы будете добираться быстрее, чем пешком или на общественном транспорте.
Но если всё-таки обычного электровелосипеда вам недостаточно, смотрите на известных производителей, продукция которых обычно отличается оптимальным балансом цены и качества. Теперь, пользуясь полученной информацией, вы сможете легко купить электрический велосипед, идеально отвечающий вашим предпочтениям и ожиданиям. Катайтесь с удовольствием!
Читайте также: